第四章固体废物分选

1、固体废物处理与处置固体废物处理与处置第四章第四章 固体废物分选固体废物分选 固体废物处理与处置固体废物处理与处置 固体废物处理与处置固体废物处理与处置筛 选2重力分选3分选方法1第四章 固体废物分选磁力分选4浮 选6其他分选方法7电力分选5分选处理系统8固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.1 分选方法1. 人工分选是最早采用的方法，适用于废物产源地、收集站、处理中心、转运站或处置场，其成本主要取决于劳动力费用，其效益主要取决于回收物资的市场价格。2. 机械分选是根据固体废物组成中各种物质的一种或多种性质差异，采用不同的技术手段，设计各种机械装置，将其逐一分离。固体废物处理与处置固体废物处理

2、与处置4.1 分选方法图图4.1 4.1 二级分选机和多级分选机流程图二级分选机和多级分选机流程图X11+X21+ +Xn1X12+X22+ +Xn2X1+Y1X2+Y2进料X0+Y0进料X0+Y0进料X10+X20+ +Xn0二 级 分选机多级分选机X1+Y1X2+Y2Xm+Ym多级分选机X1m+X2m+ +Xnm固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.1 分选方法1.X物料在第一出料口的回收率RX1可用下式表示：2.Y物料在第二出料口的回收率RY2可用下式表示：3.X物料在第一出料口的纯度PX1可用下式表示： 4.同样，Y物料在第二出料口的纯度PY2可用下式表示：%100011xxRX%1

3、00022yyRY%1001111yxxPX%1002222yxyPY固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.1 分选方法5.第i个出料口中X物料的回收率RXi：6.第i个出料口中X物料的纯度PXi：7.第i个出料口中XI物料的回收率RXIi：8.第i个出料口中XI物料的纯度PXIi：%1000 xxRiXi%100iiiXiyxxP%1000 xIxIRiXIi%10021iiiiXIixNxxxIP固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.2 筛选4.2.1 4.2.1 筛选的基本原理筛选的基本原理4.2.2 4.2.2 筛选效率的影响因素筛选效率的影响因素4.2.3 4.2.3 筛选设备筛

4、选设备固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.2.1 筛选的基本原理筛选也称筛分，它是根据固体废物颗粒的粒度差异，利用筛子将废物中粒度小于筛子孔径的细粒物料透过筛面，而大于筛子孔径的粗粒物料留在筛面上，从而完成粗、细物料的分离过程。固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.2.1 筛选的基本原理筛选过程分为两个阶段：第一阶段是物料分层，细粒物料通过粗粒物料向筛面运动；第二阶段是细粒透筛，粒度小于筛子孔径的细粒物料透过筛面。物料分层是完成筛选分离的条件，细粒透筛是筛选分离的目的，但它们不是先后的关系，而是相互交错同时进行的。固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.2.1 筛选的基本原理透筛概率P可

5、表示为： （4-9）透筛概率P取决于这两个面积的比值。 （4-10）当透筛概率为P时，使颗粒透筛成功以概率P出现，需要重复N次，则N值与透筛概率P成反比。即： （4-11）nmP 222221LdLLLdLPNP1固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.2.1 筛选的基本原理表表4.1 4.1 颗粒透筛概率颗粒透筛概率P P与颗粒相对粒度与颗粒相对粒度d/Ld/L的关系的关系d/LPNd/LPN0.10.81020.70.090110.20.64020.80.040250.30.49020.90.0101000.40.36030.950.002 54000.50.25040.990.000 1

6、10 0000.60.16070.9990.000 001100 000固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.2.1 筛选的基本原理如果考虑当颗粒投落到筛丝上，重新跳起后又落入筛孔时所谓筛选效率是指实际得到的筛下产品质量与进入筛面固体废物中所含粒度小于筛子孔径的细粒物料质量之比。222211LLLdLdLP255. 0284Lde%1001QQE固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.2.1 筛选的基本原理进入筛面的固体废物质量Q等于筛上产品质量Q2与筛下产品质量Q1之和，即固体废物中小于筛子孔径的细粒物料质量等于筛上产品与筛下产品中所含细粒物料质量之和，即图图4.2 4.2 筛选效率的测定

7、筛选效率的测定11入料入料Q Q， ；22筛上产品筛上产品Q1Q1， ；33筛下产品筛下产品Q2Q2， 21QQQ21QQQ固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.2.1 筛选的基本原理式中，、分别为筛下产品、筛上产品中小于筛子孔径的细粒物料质量分数。整理得：实际生产中由于筛子磨损而有部分粒度大于筛子孔径的粗粒物料透筛，进入筛下产品，即1。此时，筛选效率采用下式计算。 %1001E%100%1001QQE固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.2.2 筛选效率的影响因素固体废物性质的影响筛选设备性能的影响筛选操作条件的影响表表4.2 4.2 不同类型筛子的筛选效率不同类型筛子的筛选效率筛子类型

8、固定筛转筒筛摇动筛振动筛筛选效率/%506060708090固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.2.3 筛选设备固定筛固定筛固定筛是最简单筛选设备，筛面有许多平行排列的筛条组成，可以水平安装或倾斜安装，筛条由横板连接在一起，位置固定不动。由于构造简单、不耗用动力、设备费用低和维修方便，在固体废物回用中广泛应用。固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.2.3 筛选设备滚筒筛滚筒筛滚筒筛也称转筒筛，其筛面是侧壁设筛孔的圆柱或圆锥形筒，如图4.3所示。图图4.3 4.3 滚筒筛筛面滚筒筛筛面1 1给料；给料；2 2运动方向；运动方向；3 3排出物；排出物；4 4筛出物筛出物固体废物处理与处置固体

9、废物处理与处置4.2.3 筛选设备图图4.4 4.4 滚筒筛结构示意图滚筒筛结构示意图1 1滚筒；滚筒；2 2固定在筒体两端外圆上的两个圆滚环；固定在筒体两端外圆上的两个圆滚环；3 3摩擦辊；摩擦辊；4 4传递杆；传递杆；5 5电动机；电动机；6 6减速装置；减速装置；7 7皮带轮；皮带轮；8 8轴向止推辊；轴向止推辊；9 9进料斗进料斗固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.2.3 筛选设备沉落状态抛落状态离心状态物料在筛子中的运物料在筛子中的运动的三种状态动的三种状态固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.2.3 筛选设备图图4.5 4.5 滚筒筛内物料颗粒运动状态滚筒筛内物料颗粒运动状态

10、滚筒筛转速的最佳速度约为临界速度的45%。临界转速可按下式计算：rgne21固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.2.3 筛选设备振动筛振动筛振动筛是利用机械带动筛面运动从而实现物料筛选的一种设备，在固体废物处理中有广泛应用。图图4.6 4.6 惯性振动筛构工作原理示意图惯性振动筛构工作原理示意图1 1筛箱；筛箱；2 2筛网；筛网；3 3皮带轮；皮带轮；4 4主轴；主轴；5 5轴承；轴承；6 6配重轮；配重轮；7 7重块；重块；8 8板簧板簧固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.2.3 筛选设备1 1上筛箱；上筛箱；2 2下机体；下机体；3 3传动装置；传动装置；4 4共振弹簧；共振弹簧；

11、5 5板簧；板簧；6 6支承弹簧支承弹簧图图4.7 4.7 共振筛的原理示意图共振筛的原理示意图固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.2.3 筛选设备督察式读者主要读者次要读者初始读者守门员式读者经破碎机处理后的经破碎机处理后的废钢的特点废钢的特点固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.3 重力分选4.3.1 4.3.1 重介质分选重介质分选4.3.2 4.3.2 跳汰分选跳汰分选4.3.3 4.3.3 风力分选风力分选4.3.4 4.3.4 摇床分选摇床分选固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.3.1 重介质分选重介质分选是在重介质（密度大于水的非均匀介质，包括重液和重悬浮液两种流体）中

12、使固体废物中的颗粒群按其密度的大小分开以达到分离目的的方法。为能达到良好的分选效果，关键是重介质的选择。要求重介质的密度 应介于固体废物中轻物料密度 和重物料密度 之间，即：WCL固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.3.1 重介质分选表表4.3 4.3 重悬浮液加重质的性质重悬浮液加重质的性质种类密度(g/cm3)摩氏硬度配成重悬浮液的 （g/cm3）磁性回收方法硅铁6.963.8强磁性磁选方铅矿7.52.52.73.3非磁性浮选磁铁矿5.062.5强磁性磁选黄铁矿4.95.162.5非磁性浮选毒砂5.96.25.562.8非磁性浮选max固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.3.1 重

13、介质分选稳定介质稳定介质稳定介质的特性是在很长的时间内能保持自己的物理性质。有机溶液矿物盐类的水溶液固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.3.1 重介质分选不稳定介质（人为稳定介质）不稳定介质（人为稳定介质）风砂介质矿物悬浮液1 1圆筒形转鼓；圆筒形转鼓；2 2大齿轮；大齿轮；3 3滚轮；滚轮；4 4扬板；扬板；5 5溜槽溜槽图图4.8 4.8 圆筒形转鼓圆筒形转鼓固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.3.1 重介质分选图图4.9 4.9 重介质分选工艺流程重介质分选工艺流程重介质脱介筛重介质制备重介质分选机脱介筛重介质回收净化固体废物轻产物浓介质杂物浓介质重产物固体废物处理与处置固体废物

14、处理与处置4.3.2 跳汰分选跳汰分选是在垂直变速介质流中按密度分选固体废物的一种方法。分选介质是水，称为水力跳汰。水力跳汰分选设备称为跳汰机。图图4.10 4.10 隔膜跳汰机分选示意图隔膜跳汰机分选示意图1 1偏心机构；偏心机构；2 2隔膜；隔膜；3 3筛板；筛板；4 4外套筒；外套筒；5 5锥形阀；锥形阀；6 6内套筒内套筒固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.3.2 跳汰分选（a a）分层前颗粒混杂堆积；（）分层前颗粒混杂堆积；（b b）上升水流将床层抬起；）上升水流将床层抬起；（c c）颗粒在水流中沉降分层；（）颗粒在水流中沉降分层；（d d）下降水流，床层紧密，重颗粒进入底层）下

15、降水流，床层紧密，重颗粒进入底层图图4.114.11颗粒在跳汰时的分层过程颗粒在跳汰时的分层过程固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.3.2 跳汰分选（a a）隔膜鼓动）隔膜鼓动 （b b）空气鼓动）空气鼓动 图图4.12 4.12 跳汰机中推动水流运动的形式跳汰机中推动水流运动的形式11压缩空气压缩空气固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.3.3 风力分选1.颗粒在空气中的沉降末速（v0）为：5.密度小的颗粒粒度（dr1）与密度大的颗粒粒度（dr2）之比，称为等降比，以e0表示，即：3.等降比的大小可由沉降末速的个别公式或通式写出，如两颗粒等降，则 ，那么：60gdvS1210rrdde

16、22211166gdgdSS0201vv222111SSdd1221210SSdde固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.3.3 风力分选4.颗粒在上升气流中达到沉降末速时，颗粒的沉降速度（v0）等于颗粒对介质的相对速度（v0）和上升气流速度（ua）之差，即5.颗粒群的干涉末速（vhs）为6.使颗粒群开始松散和悬浮的最小上升气流速度（umin）为：auvv00nhsvv100min125. 0vU固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.3.3 风力分选7.颗粒将受到以下两个力的作用：空气的动压力（R）8.颗粒本身的重力（G）为：9.颗粒的运动方向将和两力的合力方向一致，并且由合力与水平夹角（

17、）的正切值来确定：22udR gdmgGS63图图4.13 4.13 在室式分离器中在室式分离器中作用在颗粒作用在颗粒d d上的力上的力222366ugdudgdRGtgSS固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.3.3 风力分选风选设备及应用：按气流吹入分选设备内的方向不同，风选设备可分为两种类型：水平气流风选机（又称为卧式风力分选机）和上升气流风选机（又称为立式风力分选机）。（1）卧式风力分选机图图4.14 4.14 卧式风力分选机工作原理示意图卧式风力分选机工作原理示意图固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.3.3 风力分选立式曲折风力分选机图图4.15 4.15 立式曲折风力分选机工

18、作原理示意图立式曲折风力分选机工作原理示意图（a a）底部供风式；）底部供风式； （b b）顶部抽吸式）顶部抽吸式1 1旋流器；旋流器；2 2风机风机固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.3.4 摇床分选摇床分选原理摇床分选原理摇床分选是在一个倾斜的床面上，借助床面的不对称往复运动和薄层斜面水流的综合作用，使细粒固体废物按密度差异在床面上呈扇形分布而进行分选的一种方法。摇床分选是细粒固体物料分选应用最为广泛的方法之一。固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.3.4 摇床分选摇床分选设备及应用摇床分选设备及应用在摇床分选设备中最常用的是平面摇床。平面摇床主要由床面、床头和传动机构组成，如图4.

19、16所示。图图4.16 4.16 摇床结构示意图摇床结构示意图1 1床面；床面；2 2给水槽；给水槽；3 3给料槽；给料槽；4 4床头；床头；5 5滑动支承；滑动支承；6 6弹簧；弹簧；7 7床条床条固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.3.4 摇床分选图图4.17 4.17 摇床上颗粒分带情况示意图摇床上颗粒分带情况示意图1 1给料端；给料端；2 2轻产物端；轻产物端；3 3传动端；传动端；4 4重产物端重产物端固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.3.4 摇床分选图图4.18 4.18 不同性质颗粒在床面上分离的示意图不同性质颗粒在床面上分离的示意图固体废物处理与处置固体废物处理与处置

20、4.4 磁力分选4.4.1 4.4.1 磁力分选原理磁力分选原理4.4.2 4.4.2 磁选设备磁选设备4.4.3 4.4.3 磁流体分选磁流体分选固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.4.1 磁力分选原理 磁力分选简称磁选，它在固体废物的处理和利用中通常用来分选或去除铁磁性物质。磁流体分选常用来从工厂废料中分离回收铝、铜、铅、锌等有色金属。 磁选有两种类型：一种是传统的电磁和永磁磁系磁选法；另一种是磁流体分选法，是近二十年发展起来的一种新的分选方法。固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.4.1 磁力分选原理磁性颗粒分离的必要条件是磁性颗粒所受的磁力必须大于与它方向相反的机械力的合力，即图

21、图4.18 4.18 不同性质颗粒在床面上分离的示意图不同性质颗粒在床面上分离的示意图机磁FF固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.4.2 磁选设备磁力滚筒磁力滚筒又称磁滑轮，有水磁和电磁两种。图图4.20 CT4.20 CT型永磁磁力滚筒型永磁磁力滚筒1 1多极磁系；多极磁系；2 2圆筒；圆筒；3 3磁导板；磁导板；4 4皮带皮带固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.4.2 磁选设备湿式湿式CTNCTN型永磁圆筒式磁选机型永磁圆筒式磁选机它的构造型式为逆流型（图4.21），给料方向和圆筒旋转方向或磁性物质的移动方向相反。图图4.214.21湿式湿式CTNCTN型永磁圆筒式磁选机型永磁圆筒

22、式磁选机1 1圆筒；圆筒；2 2槽体；槽体；3 3机架；机架；4 4传动部分；传动部分；5 5磁偏角调整装置；磁偏角调整装置；6 6溢流堰溢流堰固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.4.2 磁选设备悬吊磁铁器悬吊磁铁器主要用来去除城市垃圾中的铁器保护破碎设备及其他设备免受损坏。图图4.22 4.22 除铁器除铁器（a a）一般式除铁器；（）一般式除铁器；（b b）带式除铁器）带式除铁器1 1电磁铁；电磁铁；2 2吸铁箱；吸铁箱；3 3胶带装置；胶带装置；4 4接铁箱接铁箱固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.4.3 磁流体分选所谓磁流体是指某种能够在磁场或磁场和电场联合作用下磁化，呈现似加

23、重现象，对颗粒产生磁浮力作用的稳定分散液。磁流体通常采用强电解质溶液，顺磁性溶液和铁磁性胶体悬浮液。固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.4.3 磁流体分选图图4.23 J. Shimoiizaka4.23 J. Shimoiizaka分选槽构造及工作原理示意图分选槽构造及工作原理示意图固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.5 电力分选4.5.1 4.5.1 电力分选原理电力分选原理4.5.2 4.5.2 电选设备及应用电选设备及应用固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.5.1 电力分选原理电力分选简称电选，是利用城市生活垃圾中各种组分在高压电场中电性的差异而实现分选的一种方法。图图4.

24、24 4.24 电选分离过程示意图电选分离过程示意图1 1给料斗；给料斗；2 2辊筒电极；辊筒电极；3 3电晕电极；电晕电极；4 4偏向电极；偏向电极；5 5高压绝缘子；高压绝缘子；6 6毛刷毛刷固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.5.2 电选设备及应用静电分选机及应用1 1转鼓；转鼓；2 2导体产品受槽；导体产品受槽；3 3非导体产品受槽非导体产品受槽图图4.25 4.25 静电鼓式分选过程示意图静电鼓式分选过程示意图固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.5.2 电选设备及应用图图4.26 YD4.26 YD4 4型高压电选机结构示意图型高压电选机结构示意图YD4型高压电选机及应用固体

25、废物处理与处置固体废物处理与处置4.6 浮选4.6.1 4.6.1 浮选的基本原理浮选的基本原理4.6.2 4.6.2 浮选药剂浮选药剂4.6.3 4.6.3 浮选设备浮选设备4.6.4 4.6.4 浮选工艺浮选工艺固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.6.1 浮选的基本原理亲水性和疏水性只是定性表示物质的润湿性，物质润湿性可用气液固三相的接触角来定量表示。图图4.27 4.27 固体表面的润湿角固体表面的润湿角固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.6.2 浮选药剂捕收剂捕收剂效果较好的捕收剂应具备捕收作用强，活性高选择性高，最好是专一性强易溶于水，无毒、无臭、成分稳定，不易变质价格低廉，

26、来源广泛固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.6.2 浮选药剂黄药捕收剂含铜化合物的反应式为：图图4.28 4.28 黄药分子与固体颗粒表面作用示意图黄药分子与固体颗粒表面作用示意图222()ROCSSNaCuSROCSSCuNa S 固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.6.2 浮选药剂起泡剂起泡剂图图4.29 4.29 起泡剂在气泡表面的吸附起泡剂在气泡表面的吸附图图4.30 4.30 起泡剂与捕收剂的相互作用起泡剂与捕收剂的相互作用固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.6.2 浮选药剂调整剂调整剂调整剂的主要作用是调整捕收剂的作用及介质条件。其中促进欲浮废物颗粒与捕收剂作用的称为活

27、化剂，一般为无机盐，如硫化钠、硫酸铜等；抑制非欲浮颗粒可浮性的称为抑制剂，常用的抑制剂有无机盐（水玻璃）和有机物（淀粉、丹宁等）；调整介质pH的称为pH调整剂，主要为酸、碱类。固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.6.3 浮选设备浮选机浮选机1 1叶轮；叶轮；2 2盖板；盖板；3 3受浆箱；受浆箱；4 4进浆管；进浆管；5 5循环孔；循环孔；6 6槽子；槽子；7 7套管；套管；8 8轴；轴；9 9皮带轮；皮带轮；1010进气管；进气管；1111槽间隔板；槽间隔板；1212调节循环量的闸门；调节循环量的闸门；1313闸门；闸门；1414闸门；闸门；1515稳流板图稳流板图4.31 4.31 空

28、气吸式机械搅拌浮选机及其吸气装置构造空气吸式机械搅拌浮选机及其吸气装置构造固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.6.3 浮选设备浮选柱浮选柱传统浮选柱4. 324. 32国产浮选柱结构示意图国产浮选柱结构示意图1 1竖管充气器；竖管充气器；2 2下体；下体；3 3上体；上体；4 4中间圆筒；中间圆筒；5 5风室；风室；6 6给矿器；给矿器；7 7尾矿管图尾矿管图固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.6.3 浮选设备新型浮选柱1 1精矿；精矿；2 2清水流量计；清水流量计；3 3搅拌槽进料；搅拌槽进料；4 4搅拌器；搅拌器；5 5泵；泵；6 6接矿浆液面控制器；接矿浆液面控制器；7 7压力表

29、；压力表；8 8压缩空气；压缩空气；9 9减压器；减压器；1010流量计；流量计；1111阀；阀；1212尾矿尾矿图图4.33 4.33 静态浮选柱结构静态浮选柱结构固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.6.3 浮选设备1 1洗涤水分配器；洗涤水分配器；2 2泡沫溜槽；泡沫溜槽；3 3泡沫产品；泡沫产品；4 4洗涤水入口；洗涤水入口；5 5给矿入给矿入口；口；6 6压力传感器；压力传感器；7 7环形矿浆管；环形矿浆管；8 8起泡剂添加管；起泡剂添加管；9 9连接砂泵出口连接砂泵出口管道；管道；1010微泡发生器；微泡发生器；1111环形空气管；环形空气管；1212尾矿；尾矿；1313控制阀；控制阀；1414放矿阀；放矿阀；1515连接砂泵吸入管道；连接砂泵吸入管道；1616检修孔检修孔图图4.344.34微泡浮选柱结构微泡浮选柱结构固体废物处理与处置固体废物处理与处置4.6.3 浮选设备图图4.35 4.35 旋流微泡浮选柱的结构和原理旋流微泡浮选柱的结构和原理1 1搅拌；搅拌；2 2精煤；精煤；3 3喷水；